《光電顯示技術(shù)》課程教學(xué)體會(huì)與思考

熊健　何珍　蔡平　薛小剛　張小文

【摘 要】隨著科技、經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國光電顯示行業(yè)取得了長(zhǎng)足的發(fā)展。光電顯示行業(yè)是典型的資金密集、技術(shù)密集、人才密集型產(chǎn)業(yè)。其中人才的競(jìng)爭(zhēng)將會(huì)成為該行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)主體。通過對(duì)光電顯示行業(yè)應(yīng)用型人才的培養(yǎng)需要，我院應(yīng)用物理專業(yè)開設(shè)了該門課程。為了提高這門課程的實(shí)用型、提升學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、加強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)效果，使學(xué)生能夠更好的掌握光電顯示技術(shù)相關(guān)原理，靈活掌握所學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)，能與應(yīng)用結(jié)合進(jìn)行一些基本創(chuàng)新，并使得學(xué)生所學(xué)與企業(yè)所需緊密結(jié)合。筆者根據(jù)自身教學(xué)實(shí)踐，就教學(xué)內(nèi)容組織、教學(xué)方法以及對(duì)該課程談一些體會(huì)與思考。

【關(guān)鍵詞】光電顯示技術(shù)；教學(xué)質(zhì)量；教學(xué)體會(huì)

隨著全球進(jìn)入“后危機(jī)”時(shí)代，尋找和培育新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)，發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，成為各國搶占新一輪經(jīng)濟(jì)戰(zhàn)略至高點(diǎn)的重要手段[1]。隨著網(wǎng)絡(luò)科技以及智能設(shè)備的更新?lián)Q代，光電顯示技術(shù)已經(jīng)成為人類信息傳遞的主要媒介。尤其是最近幾年智能手機(jī)、平板電視、LED顯示屏得到大規(guī)模應(yīng)用后，人類通過視覺獲取信息已經(jīng)占到獲取信息總量的80%以上[2-5]。光電顯示行業(yè)也因此成為具有影響力的新興產(chǎn)業(yè)。通過政府引導(dǎo)、金融和科研支撐，韓國、日本、臺(tái)灣省的光電產(chǎn)業(yè)迅速搶占了國際市場(chǎng)，促使光電產(chǎn)業(yè)成為了新一代官、商、產(chǎn)、學(xué)、研合作建設(shè)規(guī)?；咝录夹g(shù)產(chǎn)業(yè)的典范[6]。我國近年來在政府的大力扶持下也逐漸形成了北上廣等重要的光電產(chǎn)業(yè)集群，發(fā)展前景相當(dāng)可觀。光電產(chǎn)業(yè)在我國的興起對(duì)高校培養(yǎng)相關(guān)科技人才提出了新的需求。在這種背景下，我院應(yīng)用物理專業(yè)開設(shè)了《光電顯示技術(shù)》課程。

理解和掌握該門課程的知識(shí)對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維、動(dòng)手能力以及分析并解決問題的能力都具有重要的實(shí)際意義，尤其可以為學(xué)生在光電顯示行業(yè)就業(yè)提供充足的知識(shí)儲(chǔ)備。然而，《光電顯示技術(shù)》課程開設(shè)對(duì)任何學(xué)校來說都是一個(gè)挑戰(zhàn)，因?yàn)楣怆婏@示技術(shù)更新速度快、涉及面廣、內(nèi)容繁多，如何使學(xué)生所學(xué)知識(shí)能夠與企業(yè)所需有機(jī)結(jié)合才是這門課程開始成功的關(guān)鍵。傳統(tǒng)的以老師講授，學(xué)生死記硬背的方式已經(jīng)不適合這類新型課程的教學(xué)。筆者就近幾年在這一門學(xué)科中的教學(xué)總結(jié)一點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)提出一些思考供廣大教師和同學(xué)們作為參考。

1 教學(xué)內(nèi)容的改革

《光電顯示技術(shù)》內(nèi)容繁多、設(shè)計(jì)知識(shí)面廣泛，包括光學(xué)、光電子學(xué)、通訊技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、機(jī)械設(shè)計(jì)等多方面科學(xué)內(nèi)容。大多數(shù)內(nèi)容又牽扯大量的工藝、工程技術(shù)等內(nèi)容。在48學(xué)時(shí)的課堂完成教學(xué)內(nèi)容，時(shí)間相對(duì)不足，為了使得學(xué)生能在有限的時(shí)間內(nèi)掌握和理解相關(guān)知識(shí)要素，我認(rèn)為必須從以下幾方面進(jìn)行改革。

1.1 以企業(yè)需求為導(dǎo)向，突出重點(diǎn)

自本世紀(jì)初，應(yīng)用型創(chuàng)新人才培養(yǎng)的戰(zhàn)略思想已經(jīng)深入到高等教育的改革方針之中。2014年我國教育部明確提出將一半以上普通本科高等院校向職業(yè)教育轉(zhuǎn)向。這說明現(xiàn)在人才培養(yǎng)的方向主要取決于市場(chǎng)職位的需求。以前的本科教育的培養(yǎng)體制在當(dāng)今市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)中表現(xiàn)出了很多不適應(yīng)性，導(dǎo)致教育資源的浪費(fèi)和人才培養(yǎng)的不合理?！豆怆婏@示技術(shù)》由于具有很強(qiáng)的應(yīng)用性，與企業(yè)需求關(guān)聯(lián)性很強(qiáng)。所以筆者認(rèn)為這門課的授課主要應(yīng)以企業(yè)需求為導(dǎo)向，針對(duì)性的突出重點(diǎn)內(nèi)容，省略一些傳統(tǒng)且面臨淘汰的技術(shù)內(nèi)容。我校以前的《光電顯示技術(shù)》教科書（清華大學(xué)李文鋒等編寫的《光電顯示技術(shù)》[2]）和教學(xué)大綱主要包括各類光電顯示的器件結(jié)構(gòu)、工作原理和驅(qū)動(dòng)方式三個(gè)部分的主要內(nèi)容，知識(shí)體系強(qiáng)調(diào)面面俱到，而對(duì)器件的上游工藝和下游工藝基本沒有太多涉及。企業(yè)需求畢業(yè)生具有相關(guān)領(lǐng)域的基礎(chǔ)理論知識(shí)，能夠理解企業(yè)產(chǎn)品的工作原理，可以在此基礎(chǔ)上做一些創(chuàng)新研發(fā)。同時(shí)，企業(yè)更需要畢業(yè)生具有對(duì)產(chǎn)品工藝技術(shù)、生產(chǎn)設(shè)備以及產(chǎn)品上下游具有一定的整體把握。因?yàn)檫@樣，畢業(yè)生才能很快進(jìn)入工作角色，才能切合實(shí)際的開展產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝指導(dǎo)、生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)管理、工藝技術(shù)創(chuàng)新及產(chǎn)品關(guān)鍵材料源頭創(chuàng)新等。

鑒于此，筆者在大量調(diào)研了京東方、華星光電、友達(dá)光電及昆山龍騰等企業(yè)以及四大LED產(chǎn)業(yè)片區(qū)（株三角、長(zhǎng)三角、福建江西地區(qū)、北方地區(qū)）的生產(chǎn)領(lǐng)域和產(chǎn)品特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，調(diào)整了授課內(nèi)容。具體調(diào)整如下：

a）將液晶平板顯示（LCD）、發(fā)光二極管（LED）、等離子體顯示（PDP）列為授課重點(diǎn)；

b）將陰極射線管顯示技術(shù)的課時(shí)縮短，以了解工作原理為基本教學(xué)目標(biāo)；

c）增加重點(diǎn)授課內(nèi)容所牽扯的上、中、下游產(chǎn)業(yè)工藝技術(shù)，逐層剖析，使學(xué)生掌握從材料到零件再到產(chǎn)品的整體工業(yè)生產(chǎn)過程；

d）增加新型光電顯示技術(shù)的課后探索環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維，制造相關(guān)作品。

根據(jù)調(diào)整內(nèi)容，以企業(yè)需求為導(dǎo)向、以理論基礎(chǔ)知識(shí)為根據(jù)、以工藝生產(chǎn)流程為線索、以實(shí)際探索作品為興趣點(diǎn)，逐步講解光電顯示技術(shù)中牽扯的器件工作原理、器件生產(chǎn)流程、器件驅(qū)動(dòng)方式，這樣邏輯清晰、目標(biāo)明確，學(xué)生容易掌握和接受。

1.2 以科研為依托，激發(fā)學(xué)生興趣，培養(yǎng)創(chuàng)新能力

光電顯示技術(shù)與物理學(xué)、光學(xué)、光譜學(xué)、光電子學(xué)、鐵電學(xué)、半導(dǎo)體技術(shù)、微電子技術(shù)、通訊技術(shù)等學(xué)科是相互交叉。它們之間相互促進(jìn)、相互制約。近幾年由于光電子技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)的飛速發(fā)展，推動(dòng)了光電顯示技術(shù)的高速發(fā)展?，F(xiàn)有的光電顯示技術(shù)的飛速發(fā)展，使得大部分先進(jìn)技術(shù)還沒有在教科書中體現(xiàn)。為了使得學(xué)生在這一領(lǐng)域樹立前瞻性眼光，感觸光電技術(shù)發(fā)展的脈搏，開拓他們的視野。作為教師必須時(shí)刻學(xué)習(xí)和填充自己的知識(shí)結(jié)構(gòu)，提升自己的理論實(shí)踐水平；同時(shí)注重科研能力的提升，并將科研思維注入教學(xué)中，做到科研教學(xué)相結(jié)合。

此外，對(duì)于產(chǎn)品制造中牽扯的上、中、下游產(chǎn)業(yè)牽扯的工藝技術(shù)在授課中是一個(gè)難以實(shí)現(xiàn)教學(xué)效果的環(huán)節(jié)。桂林電子科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院具有廣西區(qū)信息材料自治區(qū)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，其中幾乎涵蓋了光電器件制備的所有工藝設(shè)備和技術(shù)。比如，LED制備、光刻技術(shù)、CVD設(shè)備、真空蒸鍍?cè)O(shè)備、磁控濺射設(shè)備、透明電極制備技術(shù)及襯底表面處理設(shè)備等等。在教學(xué)過程中，筆者在課程教學(xué)、實(shí)驗(yàn)實(shí)踐、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）等方面開展了改革探索。具體包括：

a）圍繞設(shè)備，講解工作原理與操作

設(shè)備是實(shí)現(xiàn)工藝技術(shù)、大規(guī)模生產(chǎn)的基礎(chǔ)。講述工藝技術(shù)必講述設(shè)備的工作原理和操作。結(jié)合重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的設(shè)備和人員配置，給大學(xué)生們講解設(shè)備的工作原理和操作步驟。讓他們熟悉光電顯示器件生產(chǎn)中的設(shè)備儀器和操作流程。筆者通過這一環(huán)節(jié)，使得學(xué)生深入了解了所學(xué)知識(shí)和實(shí)際之間的對(duì)接，效果很好。

b）課題帶動(dòng)，深入培養(yǎng)創(chuàng)新能力

以筆者研究課題相關(guān)的前沿問題，面向?qū)W生開設(shè)與光電顯示相關(guān)課題。讓學(xué)生加入到實(shí)際科研探索中，通過設(shè)計(jì)探索實(shí)驗(yàn)和解決問題的探索思路，讓廣大學(xué)生們對(duì)光電顯示技術(shù)領(lǐng)域的上游行業(yè)進(jìn)行充分認(rèn)識(shí)。培養(yǎng)他們的獨(dú)立創(chuàng)新能力和研發(fā)能力。通過實(shí)踐，激發(fā)了一部分學(xué)生對(duì)于光電顯示技術(shù)相關(guān)的探索興趣。

c）緊扣畢業(yè)設(shè)計(jì)，重點(diǎn)提升

結(jié)合筆者研究基礎(chǔ)，針對(duì)有意在LED領(lǐng)域發(fā)展的同學(xué)，設(shè)置專項(xiàng)的LED畢業(yè)設(shè)計(jì)課題。讓學(xué)生獨(dú)立思考并提出相關(guān)問題，集中培養(yǎng)大學(xué)生的科研素養(yǎng)，讓大學(xué)生具備獨(dú)立進(jìn)行技術(shù)開發(fā)和研發(fā)的初步技能。這一過程中，重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生的在LED領(lǐng)域的原創(chuàng)開發(fā)能力。筆者已經(jīng)指導(dǎo)了少數(shù)本科生順利完成了LED相關(guān)的畢業(yè)設(shè)計(jì)，現(xiàn)已經(jīng)成功進(jìn)入相關(guān)企業(yè)進(jìn)行工作。

2 教學(xué)方法改革

教學(xué)方法是針對(duì)教學(xué)內(nèi)容選擇使用的。沒有好的教學(xué)內(nèi)容，教學(xué)方法顯得蒼白無力；但是只有好的教學(xué)內(nèi)容，沒有好的教學(xué)方法則達(dá)不到預(yù)期的教學(xué)目標(biāo)。如何將教學(xué)內(nèi)容以生動(dòng)、形象的形式展現(xiàn)給學(xué)生，讓他們?nèi)菀捉邮芎驼莆?，就需要好的教學(xué)方法來誘導(dǎo)。《光電顯示技術(shù)》由于知識(shí)繁雜，缺乏體系，掌握和理解起來比較困難，教學(xué)方法顯得尤為重要。

2.1 啟發(fā)式教學(xué)為主

通常所說的教學(xué)方法是指老師在課堂上以講述為主，結(jié)合板書或是教學(xué)媒體將知識(shí)點(diǎn)傳遞或灌輸給學(xué)生。教師是整個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)的主體，學(xué)生成為學(xué)習(xí)的被動(dòng)方。這種教學(xué)方法有利于教師對(duì)于課堂的組織與管理，但是忽略了學(xué)生的能動(dòng)性和創(chuàng)造性。如何達(dá)到預(yù)期的教學(xué)效果，調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性才是關(guān)鍵。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，由于光電顯示技術(shù)的發(fā)展，大學(xué)生上課玩手機(jī)的現(xiàn)象已經(jīng)變得非常普遍。如果學(xué)生對(duì)課堂失去興趣，那么教師講述得再具體、再透徹也是失敗的。因此，必須充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性。首先，《光電顯示技術(shù)》是一門非常接近應(yīng)用的課程，所以講述每一種光電顯示技術(shù)之前，必須結(jié)合身邊實(shí)例，激發(fā)學(xué)生的求知欲。比如：在講解液晶顯示器章節(jié)之前，提出一個(gè)討論題目“以自身成長(zhǎng)為線索，談?wù)勀銓?duì)家里電視機(jī)的更新?lián)Q代的感受？”，讓學(xué)生分組討論，得出小組意見。這樣讓學(xué)生體會(huì)光電顯示技術(shù)發(fā)展的速度和帶來的便捷。同時(shí)也借助光電顯示技術(shù)的縮影-電視機(jī)來說明光電顯示技術(shù)就在我們身邊。然后提出一個(gè)具體問題“你知道家中的電視機(jī)是何品牌，是如何制造和工作的呢？”，這樣讓學(xué)生帶有一定的疑問來學(xué)習(xí)液晶平板顯示的內(nèi)容。當(dāng)學(xué)生對(duì)于你提的問題存在疑問，并且這個(gè)顯示器件又是經(jīng)常接觸的，就會(huì)激發(fā)他們的求知欲。這樣會(huì)使得他們認(rèn)真聽講，教學(xué)效果也就有質(zhì)的提升，掌握的知識(shí)也最牢固。所以《光電顯示技術(shù)》課程教學(xué)中的啟發(fā)式教學(xué)容易實(shí)現(xiàn)，能大幅度提升教學(xué)效果。這就要求教師對(duì)每一種顯示技術(shù)能提出適當(dāng)?shù)膯栴}，讓學(xué)生帶著問題進(jìn)入課堂學(xué)習(xí)。課后布置一些思考題，讓學(xué)生學(xué)會(huì)借助網(wǎng)絡(luò)資源加深學(xué)習(xí)的效果以及拓展自己的知識(shí)結(jié)構(gòu)。教師集中一段時(shí)間集中和學(xué)生討論，分析學(xué)生自主學(xué)習(xí)中存在的問題。這樣通過啟發(fā)式教學(xué)手段，結(jié)合課內(nèi)課外學(xué)習(xí)，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)效果，培養(yǎng)他們自主學(xué)習(xí)能力、分析能力。

2.2 介入翻轉(zhuǎn)課堂

對(duì)于有一些新型光電顯示技術(shù)，如果采用教師講解為主的教學(xué)方式，難以達(dá)到預(yù)期的教學(xué)效果。適當(dāng)介入翻轉(zhuǎn)課堂，發(fā)揮學(xué)生的能動(dòng)性。翻轉(zhuǎn)課堂的形式采用團(tuán)隊(duì)協(xié)作形式。以新型顯示技術(shù)為課題，分為基礎(chǔ)理論、基礎(chǔ)制作工藝、驅(qū)動(dòng)原理與方式、顯示器的優(yōu)缺點(diǎn)分析等模塊。將這些模塊分給一個(gè)小組，小組人數(shù)一般在5-7人，由組長(zhǎng)組織討論，結(jié)合教材，借助網(wǎng)絡(luò)和重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室?guī)熧Y平臺(tái)，最終完成一個(gè)講稿PPT。最后由組代表進(jìn)行15-20分鐘時(shí)間講述。講述結(jié)束后由教師總結(jié)并針對(duì)講述內(nèi)容進(jìn)行評(píng)價(jià)和補(bǔ)充。經(jīng)過筆者總結(jié)，適當(dāng)引入翻轉(zhuǎn)課堂可以在很大程度上激發(fā)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的興趣，有的學(xué)生還根據(jù)網(wǎng)絡(luò)資源，采用簡(jiǎn)單的光學(xué)投影裝置制備出了立體的全息投影實(shí)例，并在課堂上進(jìn)行了展示。還有很多學(xué)生根據(jù)自己的親身動(dòng)手嘗試制備了一些其他簡(jiǎn)單的顯示裝置。這種先根據(jù)基礎(chǔ)理論，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)資源，再通過親手制作，加深了對(duì)基礎(chǔ)理論的理解，也讓學(xué)生覺得學(xué)有所用。

2.3 介入研究型教學(xué)方式

在教學(xué)內(nèi)容中，筆者將課程教學(xué)與畢業(yè)設(shè)計(jì)、大學(xué)生創(chuàng)新活動(dòng)結(jié)合。將學(xué)生帶入課題中。給他們樹立解決工程問題的信心、培養(yǎng)他們解決實(shí)際問題的能力。在指導(dǎo)學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中，采取大方向由教師給出，然后根據(jù)方向進(jìn)行大約1-2個(gè)月摸索，然后開小組會(huì)議討論確定具體的研究?jī)?nèi)容。隨時(shí)讓他們總結(jié)實(shí)驗(yàn)探索過程中存在的問題和提出擬解決的思路，和教師共同制定下一步研究計(jì)劃。通過反復(fù)的摸索，總結(jié)失敗、成功的教訓(xùn)，最后實(shí)現(xiàn)小的研究目標(biāo)。以此培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目蒲袘B(tài)度，體會(huì)科研中探索創(chuàng)新的樂趣，進(jìn)而加深他們對(duì)知識(shí)的理解深度，拓寬他們對(duì)光電顯示前沿的相關(guān)認(rèn)知，培養(yǎng)他們基本的研發(fā)素養(yǎng)，為學(xué)校教育和社會(huì)需求的銜接提供基石。

3 對(duì)該課程進(jìn)一步深化改革的幾點(diǎn)思考

3.1 校企聯(lián)合

在上述教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法的改革的基礎(chǔ)上，本課程還需要強(qiáng)大的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)作為支撐。這里所述的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，筆者認(rèn)為包括兩個(gè)部分：第一包含學(xué)?；A(chǔ)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。第二包含企業(yè)見習(xí)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。國內(nèi)很多高校開展了該課程的教學(xué)，但是具有相關(guān)完整的實(shí)驗(yàn)設(shè)備的學(xué)校較少。必須健全這一課程實(shí)驗(yàn)課的開展，形成與理論課程配套的實(shí)驗(yàn)課程，才能加強(qiáng)這門課的培養(yǎng)作用。比如開設(shè)：LCD驅(qū)動(dòng)方式實(shí)驗(yàn)、LED制備實(shí)驗(yàn)、LCD＼LED驅(qū)動(dòng)實(shí)驗(yàn)、顯示器參數(shù)測(cè)試實(shí)驗(yàn)、光刻實(shí)驗(yàn)、透明電極表面處理實(shí)驗(yàn)等等。在學(xué)校實(shí)驗(yàn)平臺(tái)建設(shè)的基礎(chǔ)上，通過學(xué)校積極和相關(guān)企業(yè)達(dá)成實(shí)習(xí)合作機(jī)制，積極鼓勵(lì)學(xué)生參加企業(yè)見習(xí)實(shí)踐，使學(xué)生真正的融入光電顯示器件生產(chǎn)中。在見習(xí)過程中，讓學(xué)生熟悉顯示器件制備流程、工業(yè)制備設(shè)備的運(yùn)作模式、顯示器件存在的主要問題、企業(yè)的相關(guān)崗位設(shè)置等，加深學(xué)生對(duì)該行業(yè)的工業(yè)生產(chǎn)、研發(fā)的了解。這樣做到學(xué)校的培養(yǎng)和企業(yè)的需求能夠基本實(shí)現(xiàn)無縫對(duì)接。

3.2 調(diào)整課程考核制度

該課程和很多基礎(chǔ)課程性質(zhì)存在很大差別，沒有比較系統(tǒng)的知識(shí)體系和理論結(jié)構(gòu)。這門課程主要強(qiáng)調(diào)的是學(xué)生能夠?qū)W以致用。所以考核可以采用卷面考試、科研小論文、創(chuàng)意小作品等多元化的綜合考核形式。同時(shí)可以結(jié)合企業(yè)實(shí)習(xí)表現(xiàn)，與企業(yè)協(xié)同考核。這樣可以避免現(xiàn)有的純?cè)嚲砜荚嚨谋锥恕?/p>

4 結(jié)束語

對(duì)于《電顯示技術(shù)》光課程來說，需要根據(jù)學(xué)生本身的專業(yè)性質(zhì)不同有所側(cè)重。與此同時(shí)，結(jié)合企業(yè)需求，進(jìn)行有的放矢的培養(yǎng)。本文就筆者在這門課程的教學(xué)過程中的一些經(jīng)驗(yàn)體會(huì)和一些思考進(jìn)行了一點(diǎn)總結(jié)，希望能給相關(guān)教學(xué)人員做一些參考。

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[責(zé)任編輯：田吉捷]